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1、第一章 直線運動 第單元 描述運動的基本概念 運動圖象 鞏固:夯實基礎(chǔ)一、描述運動的基本概念1.機械運動：一個物體相對于另一個物體位置的改變叫做機械運動，簡稱運動.它包括平動、轉(zhuǎn)動和振動等運動形式.2.參考系：為了研究物體的運動而假定為不動的物體，叫做參考系.對同一物體的運動，所選擇的參考系不同，對它的運動的描述就會不同.通常以地面為參考系來研究物體的運動.3.質(zhì)點：研究一個物體的運動時，如果物體的形狀和大小屬于無關(guān)因素或次要因素，為使問題簡化，可用一個有質(zhì)量的點來代替物體.用來代替物體的有質(zhì)量的點.叫做質(zhì)點.質(zhì)點是一種理想化模型.4.時刻和時間：時刻指的是某一瞬時,在時間軸上用一個點來表示,
2、對應(yīng)的是位置、速度、動量、動能等狀態(tài)量.時間是兩個時刻間的間隔.在時間軸上用一段線段來表示,對應(yīng)的是位移、路程、沖量、功等過程量.5.位移和路程：位移描述物體位置的變化，是從物體運動的初位置指向末位置的有向線段，是矢量.路程是物體運動軌跡的長度，是標量.6.速度：描述物體運動的方向和快慢的物理量.(1)平均速度：在變速運動中，物體在某段時間內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做這段時間內(nèi)的平均速度，即=，單位：m/s，其方向與位移的方向相同.對于一般的變速直線運動，只能根據(jù)定義式=求平均速度.對于勻變速直線運動可根據(jù)=vt/2=求平均速度.(2)瞬時速度：運動物體在某一時刻(或某一位置)的速
3、度，方向沿軌跡上質(zhì)點所在點的切線方向指向前進的一側(cè).瞬時速度的大小叫速率，是標量.7.加速度：描述速度變化的快慢的物理量，是速度的變化和所用時間的比值（速度的變化率）；a，單位：m/s2.加速度是矢量，它的方向與速度變化(v)的方向相同.二、運動圖象在物理學中表示函數(shù)關(guān)系不僅可以用公式，也可以用圖象.圖象也是描述物理規(guī)律的重要方法.圖象的優(yōu)點是能夠形象、直觀地反映出函數(shù)關(guān)系.位移和速度都是時間的函數(shù)，因此描述物體運動的規(guī)律常用位移時間圖象（s-t圖）和速度時間圖象（v-t圖）.對于圖象要注意理解它的物理意義，即對圖象的縱、橫軸表示的是什么物理量，圖線的斜率、截距、面積、正負號等表示什么物理意義
4、要明確.形狀完全相同的圖線，在不同的圖象(坐標軸表示的物理量不同)中意義會完全不同.試比較下面的s-t圖和v-t圖(圖2-1-1)的意義，見下表.圖2-1-1s-t圖v-t圖表示物體靜止表示物體做勻速直線運動(斜率表示速度v)表示物體向反方向做勻速直線運動交點的縱坐標表示三個運動質(zhì)點相遇時的位移t1時刻物體位移為s1表示物體做勻速直線運動表示物體做勻加速直線運動(斜率表示加速度a)表示物體做勻減速直線運動交點的縱坐標表示三個運動質(zhì)點的共同速度t1時刻物體速度為v1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點在0t1時間內(nèi)的位移)理解:要點詮釋考點一 時間和時刻的區(qū)別對于課本和資料中提到的一些關(guān)于時間和時刻的表述
5、要能正確地理解.如：第2 s末、2 s時、第3 s初（也就是第2 s末）等均為時刻；2 s內(nèi)、第2 s、第2 s至第5 s內(nèi)等均為時間.考點二 位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系位移是矢量，是由初始位置指向末了位置的有向線段；路程是標量，是物體運動軌跡的總長度.利用v-t圖象求位移和路程l時應(yīng)注意：若物體做的是單向直線運動，則位移大小等于路程；若物體做往復(fù)運動，即v-t圖線部分在t軸上方，部分在t軸下方，則位移s等于上、下兩部分面積之差，而路程等于上、下兩部分面積之和.考點三 速度和加速度的區(qū)別速度是描述物體運動快慢和方向的物理量，是位移和時間的比值；加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，是速度變化和時間
6、的比值.它們都是矢量.速度和加速度沒有直接的關(guān)系.速度的方向是物體運動的方向，而加速度的方向不是速度的方向，而是速度變化的方向.當物體有速度時，僅說明物體在運動；當物體有加速度時，僅說明物體的速度在改變.由此可以出現(xiàn)速度為零加速度不為零的情況（如豎直上拋運動物體到達最高點時）；也可以出現(xiàn)速度不為零而加速度為零的情況（如勻速直線運動的物體）.另外在變加速運動中有可能加速度在減小而速度卻在增大，以及加速度不為零而物體的速度大小卻不變（勻速圓周運動）等情況.通過結(jié)合各種不同實例進行分析，可以進一步認識速度和加速度這兩個重要概念的區(qū)別.鏈接提示（1）研究物體的運動，必須選擇適當?shù)膮⒖枷?在力學中，涉及
7、運動的物理量，如位移、速度、加速度、動量、動能等，如不加說明，往往是以地面為參考系的.（2）在s-t圖和v-t圖中，要明確運動圖象并非運動軌跡.（3）凡是涉及變化快慢的問題須研究某個物理量的變化量與時間的比值，也稱為變化率.如a=,E=等.考點四 加速度概念的深刻理解加速度是表示速度（大小和方向）改變快慢的物理量.物體做變速直線運動時，加速度方向與速度方向在同一直線上.若加速度方向跟速度方向相同，物體做加速運動.若加速度方向跟速度方向相反，物體做減速運動.這時加速度表示速度大小改變的快慢.物體做勻速圓周運動時，加速度方向跟速度方向垂直，這時加速度表示速度方向改變的快慢.若加速度方向跟速度方向既
8、不共線又不垂直，則物體速度的大小和方向均變化，加速度表示了速度（大小和方向）改變的快慢（例如平拋運動）.另外，a=是加速度的定義式，在該式中，加速度并不是由速度變化量v和時間t決定的，不能得出a與v成正比、與時間t成反比的結(jié)論.而a=是加速度的決定式，即物體的加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定，加速度跟合外力成正比，跟質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同.疑難突破1.注意時間和時刻的區(qū)別.在課本和資料中常見到一些關(guān)于時間和時刻的表述，對這些表述要能正確理解.如：第4 s末、4 s時（即第4 s末）、第5 s初（也為第4 s末）等均為時刻；4 s內(nèi)（0至第4 s末）、第4 s（第3 s末至4
9、s末）、第2 s至第4 s內(nèi)（第2 s末至4 s末）等均為時間.2.注意位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系.位移是矢量，是由初始位置指向末位置的有向線段；路程是標量，是物體運動軌跡的總長度.一般情況下位移大小不等于路程，只有當物體做單向直線運動時路程才等于位移的大小.3.注意速度和加速度兩個概念的區(qū)別.速度是描述物體運動快慢和方向的物理量，是位移和時間的比值；加速度是描述物體速度變化快慢和方向的物理量，是速度變化和時間的比值.速度和加速度都是矢量，速度的方向就是物體運動的方向，而加速度的方向不是速度的方向，而是速度變化的方向，所以加速度方向和速度方向沒有必然的聯(lián)系.只有在直線運動中，加速運動時加速度與速度
10、方向一致；減速運動時加速度與速度方向相反.另外，物體的速度大，加速度不一定大，例如空中勻速飛行的飛機，速度很大，加速度為零；物體的速度小，加速度不一定小，例如彈簧振子在最大位移處速度為零，但加速度卻是最大.還有在變加速運動中加速度在減小而速度卻在增大，以及加速度不為零而物體的速度大小卻不變（勻速圓周運動）等情況.通過結(jié)合這些實例進行分析，可進一步認識速度和加速度這兩個基本概念的區(qū)別.特別提示無論方向還是大小，加速度與速度都沒有必然聯(lián)系，不能根據(jù)加速度大小判斷速度大小，也不能根據(jù)速度大小判斷加速度大小.同樣，不能僅根據(jù)加速度方向判斷速度方向，也不能僅根據(jù)速度方向判斷加速度方向.4.加速度是表示速
11、度（大小和方向）改變快慢的物理量.物體做變速直線運動時，其加速度方向與速度方向在同一直線上，該加速度表示速度大小改變的快慢；物體做勻速圓周運動時，加速度方向跟速度方向垂直，該加速度表示速度方向改變的快慢.當然，若加速度方向跟速度方向既不共線又不垂直，則物體速度的大小和方向均變化，加速度表示了速度（大小和方向）改變的快慢（例如平拋運動）.5.加速度的定義式a=不是加速度的決定式，在該式中，加速度并不是由速度變化量v和時間t決定，不能由此得出a與v成正比、與時間t成反比的結(jié)論.加速度的決定式為a=，即物體的加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定，加速度跟合外力成正比，跟質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方
12、向相同.特別提示物理公式表示了物理量之間的關(guān)系，在根據(jù)公式理解物理量間的關(guān)系時，不能僅從數(shù)學的角度，應(yīng)明確公式的物理含義.6.物體做加速直線運動還是減速直線運動，判斷的依據(jù)是加速度的方向和速度方向是相同還是相反.只要加速度方向跟速度方向相同，物體的速度一定增大；只要加速度方向跟速度方向相反，物體的速度一定減小.典例剖析【例1】 (經(jīng)典回放)若車輛在行進中，要研究車輪的運動，下列選項中正確的是（ ）A.車輪只做平動 B.車輪只做轉(zhuǎn)動C.車輪的平動可以用質(zhì)點模型分析 D.車輪的轉(zhuǎn)動可以用質(zhì)點模型分析解析：研究車輪的運動，無需任何條件（平動、轉(zhuǎn)動均可）.如果車輪做平動，車輪上各點的運動情況相同，則可
13、將車輪當作質(zhì)點處理；如果車輪做轉(zhuǎn)動，車輪上各點的運動情況不同，因此不能將整個車輪當成質(zhì)點處理.C選項正確.答案：C點評：質(zhì)點是處理實際問題的一種理想化模型.一個物體能否看成質(zhì)點是相對的，當物體的形狀和大小對運動無影響（如平動物體）或物體的形狀和大小對物體的運動的研究是次要因素（如研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)）時，可以將物體視為質(zhì)點；反之，不能將物體當作質(zhì)點處理.【例2】 下列說法正確的是( )A.加速度增大，速度一定增大 B.速度變化量v越大，加速度就越大C.物體有加速度，速度就增大 D.物體速度很大，加速度可能為零解析：加速度描述的是速度變化的快慢，是v與t的比值，不能只由v大小判斷加速度大小，故B
14、錯.加速度增大，說明速度變化加快，速度可能增大加快，也可能減小加快，或只是方向變化加快，故A、C錯.加速度大說明速度變化快，加速度為零說明速度不變，但此時速度可以很大，也可以很小，故D正確.答案：D點評：根據(jù)加速度大小不能判斷物體的速度大小.因為無論方向還是大小，加速度與速度都沒有必然聯(lián)系.對于直線運動，無論物體的加速度大小如何以及如何變化，只要加速度方向跟速度方向相同，物體一定做加速運動；只要加速度方向跟速度方向相反，物體一定做減速運動.【例3】 有三個質(zhì)點同時同地出發(fā)做直線運動，它們的s-t圖象如圖2-1-2所示，在0t0這段時間內(nèi)：圖2-1-2（1）三個質(zhì)點的位移關(guān)系為（ ）A.s=s=
15、s B.sss C.ss=s D.s=ss（2）三個質(zhì)點的平均速率關(guān)系為（ ）A.= B. C.= D.=解析：由s-t圖象的物理意義可得、始末時刻縱坐標相同，則位移相同.（1）答案為A選項.同樣可看的路程大一些，它出現(xiàn)了往返運動；而、路程相同，所以（2）答案為C選項.答案：（1）A （2）C點評：正確理解s-t圖象的物理含義以及平均速率（路程與時間的比值）的概念是解本題的關(guān)鍵.【例4】 有兩個光滑固定斜面AB和BC，A和C兩點在同一水平面上，斜面BC比斜面AB長，如圖2-1-3所示.一個滑塊自A點以速度vA上滑，到達B點時速度減小為零，緊接著沿BC滑下.設(shè)滑塊從A點到C點的總時間是tC，那么
16、下面四幅圖（圖2-1-4）中，正確表示滑塊速度的大小v隨時間t變化的規(guī)律的是( )圖2-1-3圖2-1-4解析：滑塊從A上滑到B過程做勻減速運動，從B下滑到C過程中做勻加速運動，其v-t圖分別是斜率一定的兩段直線，D錯誤.由于斜面AB較BC更陡一些，上滑過程中的加速度大小比下滑過程中的加速度大，由v-t圖的斜率可知A錯誤.根據(jù)A、C兩點在同一水平面上，而滑塊從ABC的全過程中只有重力做功，機械能守恒，即vC=vA,B錯誤，所以正確選項是C.答案：C點評：利用圖象分析問題時要特別關(guān)注它的斜率、截距、面積、正負號等所包含的物理意義.不同的圖象，以上量值的含義也不相同.遇到圖象題，首先要認清是什么圖
17、象，然后再分析求解.【例5】（2020全國高考理綜）如圖2-1-5所示，ad、bd、cd是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點為圓周的最高點，d點為最低點.每根桿上都套著一個小滑環(huán)（圖中未畫出），三個滑環(huán)分別從a、b、c處釋放（初速為0）.用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達d所用的時間，則（ ）圖2-1-5A.t1t2t3B.t1t2t3C.t3t1t2D.t1=t2=t3解析：設(shè)圓的半徑為R，取圓周上任一細桿（相當于圓上的弦），設(shè)其與豎直方向夾角為，由于小滑環(huán)做初速度為零的勻加速直線運動，加速度a=gcos，位移s=2Rcos.故由s=at2得t=,可見下滑時間
18、t的大小僅由半徑R決定，與角無關(guān).則t1=t2=t3,選項D正確.答案：D【拓展1】 在離坡底R的山坡上豎直地固定一長為R的細直桿AO，A端與坡底B間連有一光滑細鋼繩，繩上套有一個小滑環(huán)從A點無初速地沿鋼繩滑下，如圖2-1-6所示.求小滑環(huán)在鋼繩上滑行的時間.圖2-1-6解析：以O(shè)點為圓心，R為半徑作出一個輔助圓，如虛線所示，就可看出本題是例5的變形，具有較強的隱蔽性.根據(jù)題中的特征識別出它的原形，容易求出t=.【拓展2】 在斜面上有四條光滑細桿，如圖2-1-7所示.其中OA桿豎直放置，OB桿與OD桿等長，OC桿與斜面垂直放置，一個小滑環(huán)分別沿四條細桿從頂端O處由靜止開始滑到斜面，試比較套在細
19、桿上小滑環(huán)分別下滑的時間大小關(guān)系.圖2-1-7解析：抓住題目的特點可判斷出它是原題的變形，添加一個適當?shù)妮o助圓（圖2-1-7中虛線所示），容易分析出：tODtOC=tOAtOB.【拓展3】 如圖2-1-8所示，MN斜面與水平面夾角為，O點為一定點，由定點O向MN斜面連接光滑斜槽OP，現(xiàn)有一小球從O點由靜止釋放沿OP下滑，為使它所用下滑時間最短，則OP與豎直方向間夾角應(yīng)為多大？圖2-1-8解析：由拓展2中結(jié)論要使時間最短，角應(yīng)比角小.由圖2-1-9所示，添加一個適當?shù)妮o助圓可得當=時，從斜槽O點下滑到斜面上所用時間最短.圖2-1-9總點評：（1）拓展2與拓展3中所添加的兩個輔助圓是有區(qū)別的，需要注意識別.（2）物理學中有一重要思維方法抽象建模，解題過程中要注意模型的建立、識別、遷移以及轉(zhuǎn)換，才能使所學知識融會貫通.
高一物理第一章 直線運動 第Ⅰ單元（通用）
